Изследователи се натъкнаха на нов тип квантов материал

Международен екип учени предложи метод за добиване на нов квантов материал, наречен Вейл – Кондо полуметал (Weyl-Kondo semimetal). Смята се, че материалът притежава качества, асоциирани с топологичните изолатори, тежките феритни метали и високотемпературните суперпроводници.

По изследването са работили Кимиао Си, водещият учен в разработката от Центъра за квантови материали Райс, Хсин-Хуа Лай и Сара Греф. Първоначално те разглеждали група модели, предназначени да отговорят на въпроси, свързани с високотемпературните суперпроводници и квантовата критичност. След това открили квантовия материал.

„Просто се натъкнахме на модел, при който, внезапно, наблюдавахме как масата се промени от около 1000 пъти масата на електрон до нула,“ казва Лай в прессъобщението.

Не е необичайно квантовите материли да бъдат откривани чрез експерименти. Учените все още нямат пълно разбиране за теорията, която определя тяхното поведение, така че е нормално материалът първо да бъде създаден, а след това да бъдат измервани и наблюдавани уникалните му характеристики.

Екип, воден от професор Зилке Бюлер-Пашен от Виенския Технологичен Университет се фокусира върху разработката на нови материали чрез изграждане на структури от специфични комбинации от церий, бисмут и паладий. Същевременно екипът на Си работи върху теория, като усилията и на двата тима се допълват.

Учените установили, че намаляването на масата може да се дължи на наличието на Вейл фермиони. Едва наскоро беше потвърдена възможността тези фермиони да бъдат налични в материали в твърдо агрегатно състояние. В някои отношения те приличат на квантовите материали, известни като топологични изолатори – разликата е там, че електричеството може да тече през сърцевината на материала, а не само през през повърхността му, заради фермионите.

Големият въпрос пред Си, Лай и Греф сега е колко силно корелацията на електроните може да влияе върху ситуацията. Установено е, че Вейл фермионите произхождат от механизъм във физиката известен като Кондо ефект, което е вдъхновило учените са кръстят материала Вейл-Кондо полуметал.

Ефектът Кондо (на името на японския физик Дзюн Кондо) обяснява как може да се държи група електрони при локализирано въртене в резултат на силна корелация и при фон на проводими електрони.

„Открихме, че Кондо ефектът кара Вейл фермионите да се движат със скорост, която се различава с няколко порядъка от тази в неинтегрирания случай“, обяснява Лай. „Това ни позволи да предскажем, че електронните корелации ще увеличат количеството в температурната зависимост с фактор от милиард.“

Изследването може да донесе повече ползи дори от откриването на самия матариал. Има надежди, че тези констатации биха могли да помогнат за оформянето на текущото търсене на широк спектър от високосвързани топологични състояния.